(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気圧縮式冷凍サイクルに使用されるものであり、
吸入管を介して導かれた前記蒸気圧縮式冷凍サイクルの低圧冷媒を圧縮する低段側圧縮部と、
該低段側圧縮部から吐出された冷媒を圧縮し、吐出管を介して前記蒸気圧縮式冷凍サイクルへ高圧冷媒を吐出する高段側圧縮部と、
前記低段側圧縮部の吐出側と前記高段側圧縮部の吸入側とを連結する中間連結部と、
前記低段側圧縮部及び前記高段側圧縮部を少なくとも収容する密閉容器と、
前記低段側圧縮部及び前記高段側圧縮部を駆動する駆動装置と、
インジェクション冷媒を前記中間連結部に導くインジェクション流路と、
前記インジェクション流路と前記中間連結部とを接続する注入口と
を備えた二段圧縮機であって、
前記インジェクション流路を流れるインジェクション冷媒と前記中間連結部を流れる冷媒とを熱交換させる熱交換部を前記密閉容器内に備え、
前記インジェクション流路を流れるインジェクション冷媒は、前記熱交換部で熱交換した後に前記中間連結部に流入し、前記低段側圧縮部から吐出された冷媒と混合され、
前記中間連結部は、
前記低段側圧縮部から冷媒が吐出される第１マフラ空間が形成され、当該マフラ空間に吐出された冷媒を第１連通口から流出する第１マフラと、
該第１マフラの前記第１連通口と前記高段側圧縮部の吸入側とを連結する中間連結流路と、前記インジェクション流路を第１マフラに接続する注入口と、を備え、
前記第１マフラを形成する容器部に前記熱交換部を備え、
前記インジェクション流路を流れるインジェクション冷媒は、前記熱交換部を介して、
前記低段側圧縮部から前記第１マフラ空間に吐出された冷媒と熱交換し、
前記インジェクション流路を流れるインジェクション冷媒は、前記熱交換部で熱交換した後に、前記第１マフラ空間に流入し、前記低段側圧縮部から吐出された冷媒と混合されることを特徴とする二段圧縮機。
【請求項２】
前記熱交換部は、前記中間連結部を流れる冷媒が前記インジェクション流路を流れるインジェクション冷媒を加熱する熱交換部であることを特徴とする請求項１に記載の二段圧縮機。
【請求項３】
蒸気圧縮式冷凍サイクルに使用されるものであり、
吸入管を介して導かれた前記蒸気圧縮式冷凍サイクルの低圧冷媒を圧縮する低段側圧縮部と、
該低段側圧縮部から吐出された冷媒を圧縮し、吐出管を介して前記蒸気圧縮式冷凍サイクルへ高圧冷媒を吐出する高段側圧縮部と、
前記低段側圧縮部の吐出側と前記高段側圧縮部の吸入側とを連結する中間連結部と、
前記低段側圧縮部及び前記高段側圧縮部を少なくとも収容し、底部に潤滑油を貯蔵する貯蔵部が形成された密閉容器と、
前記低段側圧縮部及び前記高段側圧縮部を駆動する駆動装置と、
インジェクション冷媒を前記中間連結部に導くインジェクション流路と、
前記インジェクション流路と前記中間連結部とを接続する注入口と
を備えた二段圧縮機であって、
前記インジェクション流路を流れるインジェクション冷媒と前記中間連結部を流れる冷媒とを熱交換させる熱交換部を前記密閉容器内に備え、
前記インジェクション流路を流れるインジェクション冷媒は、前記熱交換部で熱交換した後に前記中間連結部に流入し、前記低段側圧縮部から吐出された冷媒と混合され、
前記インジェクション冷媒と前記中間連結部を流れる冷媒とを熱交換させる前記熱交換部を前記インジェクション流路で覆うようにして、前記貯蔵部内に配置したことを特徴とする二段圧縮機。
【請求項４】
前記インジェクション流路を流れるインジェクション冷媒は、前記熱交換部で前記中間連結部を流れる冷媒により加熱される熱量の方が、前記密閉容器内の冷媒または油により加熱される熱量より大きいことを特徴とする請求項３に記載の二段圧縮機。
【請求項５】
前記第１マフラの容器部の外表面を覆うように第２マフラが設けられ、
前記第１マフラの容器部の外表面と前記第２マフラの容器部の内表面との間に前記インジェクション流路の一部を兼ねる第２マフラ空間を形成し、インジェクション冷媒が第２マフラ空間を流れると、前記熱交換部で前記低段側圧縮部から吐出された冷媒と熱交換することを特徴とする請求項１に記載の二段圧縮機。
【請求項６】
前記インジェクション冷媒が流れる前記インジェクション流路は、
前記第１マフラの容器部の外表面の伝熱面積の方が、前記第２マフラの容器部の内表面の伝熱面積より、大きいことを特徴とする請求項５に記載の二段圧縮機。
【請求項７】
前記第１マフラの容器部を形成する平均肉厚の方が、前記第２マフラの容器部を形成する平均肉厚より薄いことを特徴とする請求項５に記載の二段圧縮機。
【請求項８】
前記第１マフラの容器部を形成する平均肉厚の方が、前記第２マフラの容器部を形成する平均肉厚より薄いことを特徴とする請求項５に記載の二段圧縮機。
【請求項９】
前記熱交換部は、前記第１マフラの容器部に形成された突起物、あるいは、凹凸部であることを特徴とする請求項１、２、５のうちのいずれか一項に記載の二段圧縮機。
【請求項１０】
前記第１マフラへ前記注入口から流入するインジェクション冷媒の方向が、前記低段側圧縮部から吐出された冷媒が前記第１連通口へ流れる方向に沿うように、前記インジェクション流路と前記第１マフラとを接続する前記注入口を形成したことを特徴とする請求項１、２、５〜９のうちのいずれか一項に記載の二段圧縮機。
【請求項１１】
前記駆動軸の周りを一周する環状の第１マフラ空間であって、前記低段圧縮部が吐出した冷媒が第１連通口に向かう環状流れ方向に、インジェクション冷媒が前記注入口を介して前記第１マフラに流入し、前記環状流れ方向と逆方向へ流れることを妨げる注入口ガイドを前記注入口付近に備え、前記低段圧縮部が吐出した冷媒と同じ方向に循環させながら、前記低段側圧縮部から吐出された冷媒と混合されることを特徴とする請求項１〜９のうちのいずれか一項に記載の二段圧縮機。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の二段圧縮機を備えたことを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の二段圧縮機を備えたことを特徴とする冷房機能を有するヒートポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は蒸気圧縮式冷凍サイクルに用いられる二段圧縮機、及びこの二段圧縮機を備えたヒートポンプ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷凍冷蔵庫、空調機及びヒートポンプ式給湯機等には、冷媒圧縮機を用いた蒸気圧縮式冷凍サイクル技術が広く用いられている。近年、地球温暖化防止を図る観点から、一層の省エネルギー化、高効率化の要望が高まり、低段側圧縮部と高段側圧縮部を直列に接続した二段圧縮機を用いた二段圧縮インジェクションサイクル技術も注目され、一部製品化されている。【０００３】
二段圧縮インジェクションサイクル技術に用いられる一般的な二段圧縮機の一例として、例えば、非特許文献１に開示されている二段ロータリ圧縮機がある。非特許文献１に記載の二段ロータリ圧縮機は、密閉容器内に低段側圧縮部及び高段側圧縮部を備え、低段側圧縮部の吐出側と高段側圧縮部の吸入側とが中間連結管で接続された構成となっている。また、この二段ロータリ圧縮機は、中間連結管の密閉容器外に配置された部分にインジェクション流路を接続し、当該接続部からインジェクション冷媒をインジェクションする構成となっている。【０００４】
このような二段圧縮機には、湿り冷媒（乾き度０〜１の範囲で変化、通常は０．５程度）がインジェクションされる。インジェクション冷媒は低段側圧縮部から吐出されたガス冷媒と混合され、この混合された冷媒は、高段側圧縮部に吸入される。この高段側圧縮部に吸入される冷媒は、飽和ガス状態より高温のガス冷媒となっているのが理想的である。しかしながら、インジェクション冷媒が低段側圧縮部から吐出されたガス冷媒と十分に混合されない場合、湿り状態のインジェクション冷媒がそのまま高段側圧縮部に吸入されることになる。このとき、インジェクション冷媒は一部液状態であるため、高段側圧縮部に冷媒が吸入されると、圧縮機構隙間に介在する油膜をはがして、圧縮機構の損傷や圧縮ガスの漏れ増加を招く原因となる。さらに、インジェクション流路から液冷媒や湿り冷媒を多量に流入する場合には、高段側圧縮部に液冷媒のまま流入しやすくなるので、液圧縮による圧縮機構の損傷を招く原因となりやすい。このため、低段側圧縮部から吐出されたガス冷媒とインジェクション冷媒を混合し高段側圧縮部に吸入する場合、できるだけ均一なガス状態に近づける対策が必要である。【０００５】
上記の対策を施した従来技術としては、例えば特許文献１や特許文献２に開示されたものが知られている。
特許文献１には、ガスインジェクション管を介して圧縮機の圧縮行程中にインジェクションするヒートポンプ式暖房装置において、上記ガスインジェクション管の途中に、ガスインジェクション管内の冷媒を圧縮機からの放出熱で加熱する熱交換部を設けるとともに、気液分離後の液冷媒の一部とも熱交換する構成が開示されている。特許文献１に開示されたヒートポンプ式暖房装置は、従来、密閉容器から放出していた熱量の一部を回収し、暖房能力（または給湯能力）を増加させる効果が得られる。
特許文献２の従来技術は、特許文献１の圧縮機を二段ロータリ式圧縮機に置き換えた構成となっている。例えば、特許文献２に開示された二段ロータリ式圧縮機は、インジェクション冷媒又は低段側圧縮部から吐出された冷媒を加熱する熱交換部を備えている。この熱交換部は、圧縮機の密閉容器の外面部において、インジェクション冷媒又は低段側圧縮部から吐出された冷媒を加熱するものである。また、この熱交換部は、圧縮機の密閉容器において、高段側圧縮部から吐出された高圧冷媒やこの高圧冷媒環境下に貯留されている潤滑油と、インジェクション冷媒又は低段側圧縮部から吐出された冷媒と、を熱交換するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５９−６６６６２号公報
【特許文献２】特開２００８−２４８８６５号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｔ．Ｙｏｋｏｙａｍａ，ｅｔ  ａｌ．：”Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ  ａｎ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｔｙｐｅ  Ｔｗｏ−Ｓｔａｇｅ  Ｒｏｔａｒｙ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ  ｆｏｒ  ＣＯ２    Ｈｅａｔ  Ｐｕｍｐ”，日本冷凍空調学会論文集，Ｖｏｌ２６，Ｎｏ．３（２００９），ｐｐ２０５−ｐｐ２１５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１及び特許文献２に記載の従来技術は、インジェクション冷媒によって圧縮機の放熱量を一部回収できるので、暖房能力（または給湯能力）を向上させる効果が得られる。しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の従来技術は、高段側圧縮部が吸入する冷媒の温度が上昇して吸入加熱損失が増加するので、圧縮機の効率が低下してしまう（非特許文献１を参照）。このため、特許文献１及び特許文献２に記載の従来技術では、暖房ＣＯＰは必ずしも改善されない。また、特許文献１及び特許文献２に記載の従来技術は、もともと、冷房能力を向上させる技術ではなく、その上、上記吸入加熱損失が増加するため圧縮機効率が低下して冷房ＣＯＰは低下する。すなわち、特許文献１及び特許文献２に記載の従来技術は、暖房（給湯）専用装置に適した技術であって、冷房と暖房を兼用する装置には適さない。さらに、暖房（給湯）専用装置であっても非インジェクション運転する場合、特許文献２の図２−１、図７−１及び図８−１に開示された二段圧縮機は、上記吸入加熱損失が増加するため圧縮機効率が低下し暖房ＣＯＰを低下させる。以上、特許文献１及び特許文献２に記載の従来技術は、暖房（給湯）専用装置で、インジェクション運転で暖房能力（または給湯能力）を向上させる必要がある場合のみで有効な発明である。それ以外の用途では、かえって、ＣＯＰ低下させる危険性があるので要注意である。【０００９】
また、蒸気圧縮式冷凍サイクルに用いられる二段圧縮機は、インジェクション冷媒等が熱交換する熱交換部を密閉容器内にコンパクトに配置することや、低段側圧縮部から高段側圧縮部までの中間連結部で発生する圧力損失を小さくすることも重要な課題である。しかしながら、特許文献２に記載の従来の二段圧縮機は、これらを改善するための具体的な構造検討が不十分であった。【００１０】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、蒸気圧縮式冷凍サイクルのインジェクション運転範囲拡大と、二段圧縮機の効率改善及び信頼性向上との両立を図ることが可能な二段圧縮機を得ることを第１の目的とする。また、この二段圧縮機を備えたヒートポンプ装置を得ることを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る二段圧縮機は、蒸気圧縮式冷凍サイクルに使用されるものであり、吸入管を介して導かれた前記蒸気圧縮式冷凍サイクルの低圧冷媒を圧縮する低段側圧縮部と、該低段側圧縮部から吐出された冷媒を圧縮し、吐出管を介して前記蒸気圧縮式冷凍サイクルへ高圧冷媒を吐出する高段側圧縮部と、前記低段側圧縮部の吐出側と前記高段側圧縮部の吸入側とを連結する中間連結部と、前記低段側圧縮部及び前記高段側圧縮部を少なくとも収容する密閉容器と、前記低段側圧縮部及び前記高段側圧縮部を駆動する駆動装置と、インジェクション冷媒を前記中間連結部に導くインジェクション流路と、前記インジェクション流路と前記中間連結部とを接続する注入口と、を備えた二段圧縮機であって、前記インジェクション流路を流れるインジェクション冷媒と前記中間連結部を流れる冷媒とを熱交換させる熱交換部を前記密閉容器内に備え、前記インジェクション流路を流れるインジェクション冷媒は、前記熱交換部で熱交換した後に前記中間連結部に流入し、前記低段側圧縮部から吐出された冷媒と混合され、
前記中間連結部は、前記低段側圧縮部から冷媒が吐出される第１マフラ空間が形成され、当該マフラ空間に吐出された冷媒を第１連通口から流出する第１マフラと、該第１マフラの前記第１連通口と前記高段側圧縮部の吸入側とを連結する中間連結流路と、前記インジェクション流路を第１マフラに接続する注入口と、を備え、前記第１マフラを形成する容器部に前記熱交換部を備え、前記インジェクション流路を流れるインジェクション冷媒は、前記熱交換部を介して、前記低段側圧縮部から前記第１マフラ空間に吐出された冷媒と熱交換し、前記インジェクション流路を流れるインジェクション冷媒は、前記熱交換部で熱交換した後に、前記第１マフラ空間に流入し、前記低段側圧縮部から吐出された冷媒と混合される。
【００１２】
本発明に係るヒートポンプ装置は、上記の二段圧縮機を備えたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る二段圧縮機は、蒸気圧縮式冷凍サイクルのインジェクション運転範囲拡大と、二段圧縮機の効率改善及び信頼性向上との両立を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る二段圧縮機を示す縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る二段圧縮機を示す縦断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ’断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る二段圧縮機を示す縦断面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ’断面図である。
【図７】本発明の実施の形態４に係る二段圧縮機を示す縦断面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ’断面図である。
【図９】本発明の実施の形態５に係るヒートポンプ式暖房給湯システムの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、実施の形態１〜実施の形態３において、本発明に係る二段圧縮機の一例について説明する。また、実施の形態４において、本発明に係る二段圧縮機を備えたヒートポンプ装置の一例について説明する。
なお、実施の形態１〜実施の形態３では回転ピストン式のロータリ二段圧縮機を例に本発明を説明するが、本発明に係る二段圧縮機は回転ピストン式のロータリ二段圧縮機に限定されるものではない。また、以下の説明では、冷媒の圧力を「高圧」、「中圧」、「低圧」と表現するが、これらの圧力は絶対的な圧力ではなく、使用冷媒やヒートポンプ装置の運転条件等によって変化する相対的な圧力を意味する。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る二段圧縮機を示す縦断面図である。また、図２は、図１のＡ−Ａ’断面図である。なお、図１及び図２に示す矢印は、冷媒の流れを示すものである。
【００１７】
本実施の形態１に係る二段圧縮機１００は、低段側圧縮部１０及び高段側圧縮部２０の２つの圧縮部（圧縮機構）を有するものである。この二段圧縮機１００は、密閉シェル８（密閉容器）の内部に、低段側圧縮部１０、高段側圧縮部２０、低段吐出マフラ３０、高段吐出マフラ５０、下部支持部材６０、上部支持部材７０、貯蔵部３、中間仕切板５、駆動軸６、モータ部９等を備えている。より詳しくは、密閉シェル８の内部には、下部から上部にかけて、低段吐出マフラ３０、下部支持部材６０、低段側圧縮部１０、中間仕切板５、高段側圧縮部２０、上部支持部材７０、高段吐出マフラ５０及びモータ部９の順で積層配置されている。また、駆動軸６は、密閉シェル８の上下方向に沿って設けられており、密閉シェル８の下部（つまり、駆動軸６の下端部）には、潤滑油を貯留する貯蔵部３が形成されている。この潤滑油は、各圧縮部や各軸受け部等を潤滑するものである。
【００１８】
低段側圧縮部１０は、シリンダ１１、回転ピストン１２及びベーン１４等で構成されている。シリンダ１１は、略平行平板形状をしており、略中心部には略円筒形状のシリンダ室内１１ａが形成されている。このシリンダ室内１１ａは、下部開口が下部支持部材６０（詳しくは、吐出口側面部６２）によって閉塞され、上部開口が中間仕切板５によって閉塞され、気密性が確保されている。また、シリンダ室内１１ａには、シリンダ１１に形成された吸入口１５と、吐出口側面部６２に形成された吐出口１６が連通している。吸入口１５は、密閉シェル８の外部に設けられた連結管４及び吸入マフラ７を介して、吸入管１と接続されている。つまり、吸入口１５は、蒸気圧縮式冷凍サイクルの低圧側と接続されることとなる。より詳しくは、蒸気圧縮式冷凍サイクルを流れる低圧冷媒は吸入管１を介して吸入マフラ７に流入してガス冷媒と液冷媒に分離され、分離されたガス冷媒が連結管４を介して吸入口１５からシリンダ室内１１ａに流入することとなる。また、吐出口１６は、中間連結部（低段吐出マフラ３０及び中間連結流路８４）を介して、後述する高段側圧縮部２０の吸入口２５と連通している。なお、中間連結部（低段吐出マフラ３０及び中間連結流路８４）の詳細は後述する。
【００１９】
低段側シリンダ室内１１ａには、回転ピストン１２とベーン１４（点線で投影）が設けられている。回転ピストン１２は、略円筒形状をしており、駆動軸６の偏心部に設けられている。ベーン１４は、シリンダ１１に形成されたベーン溝に摺動自在に設けられている。また、ベーン１４は、バネ等の付勢部材によって駆動軸６方向に付勢されており、その先端部が回転ピストン１２の外周部に追従自在となっている。これにより、シリンダ室内１１ａは、ベーン１４により、吸入口１５が連通する吸入室と、吐出口１６が連通する圧縮室とに区画される。つまり、低段側圧縮部１０は、ベーン１４が回転することによって、吸入口１５からシリンダ室内１１ａに冷媒を吸入し、圧縮した後に吐出口１６から吐出する構成となっている。
【００２０】
高段側圧縮部２０は、シリンダ２１、回転ピストン２２及びベーン２４等で構成されている。シリンダ２１は、略平行平板形状をしており、略中心部には略円筒形状のシリンダ室内２１ａが形成されている。このシリンダ室内２１ａは、下部開口が中間仕切板５によって閉塞され、上部開口が上部支持部材７０（詳しくは、吐出口側面部７２）によって閉塞され、気密性が確保されている。また、シリンダ室内２１ａには、シリンダ２１に形成された吸入口２５と、上部支持部材７０（詳しくは、吐出口側面部７２）に形成された吐出口２６が連通している。また、高段側圧縮部２０の吸入口２５は、中間連結部（低段吐出マフラ３０及び中間連結流路８４）を介して、低段側圧縮部１０の吐出口１６と連通している。なお、中間連結部（低段吐出マフラ３０及び中間連結流路８４）の詳細は後述する。
【００２１】
高段側シリンダ室内２１ａには、回転ピストン２２とベーン２４が設けられている。回転ピストン２２は、略円筒形状をしており、駆動軸６の偏心部に設けられている。ベーン２４は、シリンダ２１に形成されたベーン溝に摺動自在に設けられている。また、ベーン２４は、バネ等の付勢部材によって駆動軸６方向に付勢されており、その先端部が回転ピストン２２の外周部に追従自在となっている。これにより、シリンダ室内２１ａは、ベーン２４により、吸入口２５が連通する吸入室と、吐出口２６が連通する圧縮室とに区画される。つまり、高段側圧縮部２０は、ベーン２４が回転することによって、吸入口２５からシリンダ室内２１ａに冷媒を吸入し、圧縮した後に吐出口２６から吐出する構成となっている。
【００２２】
下部支持部材６０は、下部軸受け部６１と吐出口側面部６２で構成する。下部軸受け部６１は、略円筒形状に形成されており、駆動軸６の下端側を回転自在に支持する。吐出口側面部６２は、平行平板の略円板形状であり、シリンダ室内１１ａの下部開口を閉塞するものである。吐出口側面部６２には、上述のように低段側圧縮部１０の吐出口１６が形成されており、この吐出口１６には、吐出バルブ１７（開閉弁）が設けられている。より詳しくは、吐出口１６の周辺部には、吐出バルブ１７を設置するための凹部１８（溝）が形成されており、吐出バルブ１７は、この凹部１８に設けられている。つまり、低段側圧縮部１０で圧縮された冷媒は、所定圧力以上になると、吐出口１６の吐出バルブ１７を開いて吐出されることとなる。
【００２３】
低段吐出マフラ３０は、上部が開口したカップ形状の容器３２を備えている。容器３２は、非耐圧性の容器である。この容器３２は、下部支持部材６０の吐出口側面部６２の下部に設けられ、吐出口側面部６２と容器３２の内面部とで囲まれた低段吐出マフラ空間３１を形成している。つまり、低段側圧縮部１０の吐出口１６から吐出された冷媒は、この低段吐出マフラ空間３１に流入することとなる。なお、容器３２が吐出口側面部６２の下部に設けられた状態においては、下部支持部材６０の下部軸受け部６１が容器３２を貫通するように設けられている。
【００２４】
また、低段吐出マフラ空間３１には、下部支持部材６０の吐出口側面部６２に形成された連通口３４も連通している。この連通口３４は、中間連結流路８４を介して、高段側圧縮部２０の吸入口２５に連通している。つまり、低段吐出マフラ空間３１に流入した冷媒は、中間連結流路を介して高段側圧縮部２０に吸入されることとなる。なお、本実施の形態１では、低段側圧縮部１０のシリンダ１１及び中間仕切板５を駆動軸方向に貫通する孔を形成し、この貫通孔によって中間連結流路８４を構成している。
【００２５】
上部支持部材７０は、上部軸受け部７１及び吐出口側面部７２等を備える。上部軸受け部７１は、略円筒形状に形成されており、駆動軸６の略中間部を回転自在に支持する。吐出口側面部７２は、略円板形状をしており、シリンダ室内２１ａの上部開口を閉塞するものである。吐出口側面部７２には、上述のように高段側圧縮部２０の吐出口２６が形成されており、この吐出口２６には、吐出バルブ２７（開閉弁）が設けられている。より詳しくは、吐出口２６の周辺部には、吐出バルブ２７を設置するための凹部２８（溝）が形成されており、吐出バルブ２７は、この凹部２８に設けられている。つまり、高段側圧縮部２０で圧縮された冷媒は、所定圧力以上になると、吐出口２６の吐出バルブ２７を開いて吐出されることとなる。
【００２６】
高段吐出マフラ５０は、下部が開口したカップ形状の容器５２を備えている。容器５２は、耐圧性の容器である。この容器５２は、上部支持部材７０の吐出口側面部７２を覆うように設けられ、吐出口側面部７２と容器５２の内面部とで囲まれた高段吐出マフラ空間５１を形成している。つまり、高段側圧縮部２０の吐出口２６から吐出された冷媒は、この高段吐出マフラ空間５１に流入することとなる。なお、容器５２が吐出口側面部７２を覆うように設けられた状態においては、上部支持部材７０の上部軸受け部７１が容器５２を貫通するように設けられている。
【００２７】
また、容器５２には、連通口５４が形成されている。この連通口５４は、密閉シェル８の内部と連通している。つまり、本実施の形態１に係る二段圧縮機１００は、密閉シェル８内が高段側圧縮部２０から吐出された高圧冷媒の圧力となる高圧シェル型の圧縮機である。密閉シェル８の例えば上部には吐出管２が設けられており、密閉シェル８に吐出された高圧冷媒は、この吐出管２から外部へ吐出されることとなる。
【００２８】
モータ部９は低段側圧縮部１０及び高段側圧縮部２０の駆動源となるものであり、モータ部９のロータには駆動軸６の上端部が接続されている。なお、モータ部９は、密閉シェル８の内部に設けられている必要はない。また、低段側圧縮部１０及び高段側圧縮部２０の駆動源はモータに限定されるものではない。
【００２９】
本実施の形態１に係る二段圧縮機１００は、二段圧縮インジェクションサイクル技術に用いられるものであり、インジェクション流路８５（後述の冷媒回路で分配した中間圧冷媒が中間連結部８０に合流するまでの流路で、インジェクション回路８７及び第２低段吐出マフラ４０で構成）を備えている。
ここで、本実施の形態１に係る二段圧縮機１００では、中間連結部８０（低段吐出口１７と高段吸入口２６を連結する低段吐出マフラ３０及び中間連結流路８４で構成）を流れる冷媒とインジェクション流路８５を流れる冷媒とが熱交換するようにインジェクション流路８５を配置するため、非耐圧性の低段吐出マフラ容器３２を、耐圧性の第２低段吐出マフラ容器４２で覆うように二重構造に配置し、３２と４２の間の第２低段吐出マフラ空間４１に合流前のインジェクション冷媒が流すことが特徴である。
以下、さらに詳しく、本実施の形態１におけるインジェクション流路８５の配置と構成について説明する。
【００３０】
第２低段吐出マフラ４０は、上部が開口したカップ形状の第２容器４２を備えており、第２容器４２は耐圧性の容器であり、低段吐出マフラ３０の外周を覆うように、下部支持部材６０の吐出口側面部６２の下部に設けられている。これにより、低段吐出マフラ容器３２と第２容器４２と間に第２低段吐出マフラ空間４１が形成する。なお、第２容器４２と下部支持部材６０の下部軸受け部６１との間はシール部４３でシールされ、中間圧の第２低段吐出マフラ空間４１と高圧の貯蔵部３とを密閉区画している。
【００３１】
第２低段吐出マフラ４０の第２容器４２にはインジェクション回路連結口８６が形成されており、８６にインジェクション回路８７が接続され、第２低段吐出マフラ空間４１に流入したインジェクション冷媒が、低段側圧縮部１０から低段吐出マフラ空間３１に吐出された冷媒とが熱交換する構成となっている。これらの冷媒間での熱交換を促進するため、容器３２の外面部には熱交換部３６が形成されている。本実施の形態１に係る熱交換部３６は、容器３２に形成された複数の突起物（例えば、ディンプル形状やフィン形状など）で構成されている。また、容器３２には、第２低段吐出マフラ空間４１において低段吐出マフラ空間３１の冷媒と熱交換した後の冷媒が低段吐出マフラ空間３１に流入するため、複数穴で形成された第１注入口４４が設けられている。なお、第２容器４２のインジェクション回路連結口８６には、第２低段吐出マフラ空間４１に流入した冷媒を第１注入口の方向に流すためのガイド４７が設けられている。
【００３２】
（冷媒流れ）
続いて、本実施の形態１に係る二段圧縮機１００の冷媒流れについて説明する。まず、蒸気圧縮式冷凍サイクルの低圧冷媒は、吸入管１を経由して（図１の（１））、吸入マフラ７へ流入する（図１の（２））。吸入マフラ７へ流入した冷媒は、吸入マフラ７の中でガス冷媒と液冷媒とに分離された後、ガス冷媒は連結管４を通って、低段側圧縮部１０のシリンダ室内１１ａへ吸入される（図１の（３））。シリンダ室内１１ａへ吸入された冷媒は、低段側圧縮部１０で中間圧まで圧縮される。中間圧まで圧縮された冷媒は、吐出口１６から低段吐出マフラ空間３１へ吐出される（図１、図２の（４））。
【００３３】
低段吐出マフラ空間３１へ吐出された冷媒は、連通口３４から中間連結流路８４を通って（図１の（５））、吸入口２５から高段側圧縮部２０のシリンダ室内２１ａへ吸入される（図１の（６））。シリンダ室内２１ａに吸入された冷媒は、高段側圧縮部２０で高圧まで圧縮される。高圧まで圧縮された冷媒は、吐出口２６から高段吐出マフラ空間５１へ吐出され（図１の（７））、連通口５４から密閉シェル８の内部へ吐出される（図１の（８））。密閉シェル８内に吐出された冷媒は、上方にあるモータ部９の隙間を通った後、密閉シェル８に設けられた吐出管２を経て、外部冷媒回路へ吐出される（図１の（９））。
【００３４】
また、インジェクション運転がされている場合、インジェクション回路８７を流れるインジェクション冷媒（図１、図２の（１０））は、インジェクション回路連結口８６から第２低段吐出マフラ空間４１へ注入される。このとき、第２低段吐出マフラ空間４１へ注入されたインジェクション冷媒は、次のように第２低段吐出マフラ空間４１内を流れる。
【００３５】
インジェクション冷媒が第２低段吐出マフラ空間４１内を正方向（図２の←Ａ方向）に循環するように、インジェクション回路連結口８６にはガイド４７が取り付けられている。これにより、インジェクション冷媒が逆方向（図２の→Ｂ方向）に流れることを防止し、低段側から吐出する冷媒の正方向の流れを極力乱さない混合できるので、低段吐出マフラ空間３１内で生じる圧力損失を低減できる。
インジェクション冷媒が第２低段吐出マフラ空間４１内を正方向（図２の←Ａ方向）に循環することにより、インジェクション冷媒は容器３２の外面部に形成された熱交換部３６（突起物）と接触するように流れる（図１、図２の（１１））。
【００３６】
熱交換部３６（突起物）と接触することによって低段吐出マフラ空間３１を流れる冷媒から吸熱したインジェクション冷媒は乾き度を上げる。この乾き度が上がったインジェクション冷媒のうち、ガス状態の冷媒は、第１注入口４４を通って低段吐出マフラ空間３１内に流入し（図１、図２の（１２））、低段側圧縮部１０の吐出冷媒と合流して、低段吐出マフラ空間３１内を循環する（図１、図２の（１３））。これらの冷媒は、低段吐出マフラ空間３１内で混合し、連通口３４から中間連結流路８４に導かれる。一方、容器３２には吸入細管３８が取り付けられているため、乾き度が上がったインジェクション冷媒のうちの液状態の冷媒は、吸入細管３８を介して低段吐出マフラ空間３１内へ吸い上げられ、低段側圧縮部１０の吐出冷媒と合流する。この冷媒も、低段吐出マフラ空間３１内で低段側圧縮部１０の吐出冷媒と混合し、連通口３４から中間連結流路８４に導かれる。
【００３７】
二段圧縮機１００の動作中、低段側圧縮部１０及び高段側圧縮部２０の圧縮動作は次のようになる。低段側圧縮部１０と高段側圧縮部２０とは、駆動軸６が回転して回転ピストン１２，２２が偏芯回転することにより、圧縮室容積と吸入室容積とが変化し、吸入口１５，２５から吸入した冷媒を圧縮する。冷媒圧力が所定圧力以上になると、吐出バルブ１７，２７が開閉することで、吐出口１６，２６から圧縮された冷媒が吐出される。
【００３８】
このように構成された二段圧縮機１００は、以下のような機能を発揮することができる。
・圧力損失低減機能
・均一混合機能
・非インジェクション運転時の断熱機能
・コンパクト化
以下、本実施の形態１に係る二段圧縮機１００の機能とその効果について、順次説明する。
【００３９】
（１）圧力損失低減機能
図２に示すように、低段側圧縮部１０で中圧に圧縮された冷媒（低段吐出冷媒）は、吐出口１６から低段吐出マフラ空間３１に吐出される。そして、低段吐出冷媒は、吐出口１６から連通口３４に向かって流れ、連通口３４から中間連結流路８４へ流入する。このとき、吐出口１６から連通口３４への低段吐出冷媒の流れ方向は、正方向（図２の←Ａ方向）となる。ここで、本実施の形態１に係る二段圧縮機１００においては、第２低段吐出マフラ空間４１から低段吐出マフラ空間３１に流入するインジェクション冷媒の流れ方向も正方向（図２の←Ａ方向）となるように、第１注入口４４が形成されている。つまり、第１注入口４４は、吐出口１６から見た場合、吐出口１６から連通口３４へ流れる低段吐出冷媒の方向の反対側（以下、吐出口１６の背面側と称する）に形成されている。このような位置に形成された第１注入口４４を通って低段吐出マフラ空間３１に注入されたインジェクション冷媒は、低段吐出冷媒の流れ方向に沿った流れとなって低段吐出冷媒と混合される。したがって、低段吐出マフラ空間３１内の冷媒流れが乱れることを抑制でき、中間連結部での圧力損失の増加を防止することができる。
【００４０】
（２）均一混合機能
インジェクション冷媒は、低温の液状態又は液混じり状態（気液二相状態）で第２低段吐出マフラ空間４１に流入する。第２低段吐出マフラ空間４１に流入したインジェクション冷媒は、低段吐出マフラ３０の容器３２の外面部に形成された熱交換部３６を接触するように流れることで、ガス状態の低段吐出冷媒、または、インジェクション冷媒と混合後の乾き度の高い（ガス状態に近い）中間圧冷媒と熱交換する。例えば、熱交換部３６の形状は、容器３２の内外表面に凸凹部を設けたり、フィン形状のスリットを溶接したりして、熱交換部３６の大きな伝熱面積をとれる形状である。容器３２と熱交換部３６を構成する材料としては、熱伝導率が高い金属（アルミニウムや銅、及び、これらの合金）が望ましい。また、容器４２は耐圧に必要な肉厚が必要であるが、耐圧の必要ない容器３２の肉厚は極力薄くすることが望ましい。以上のように熱交換部３６を構成すれば、容器３２の内側から外側への熱通過率［Ｗ／ｍ２／Ｋ］を高めることができる。熱交換部３６で加熱されたインジェクション冷媒は乾き度をあげ、インジェクション冷媒のガス冷媒成分が第１注入口４４から低段吐出マフラ空間３１内に注入される。このように、低段吐出冷媒と混合する前にインジェクション冷媒の熱交換を促進することで、混合後に液滴が残りにくくなる。したがって、高段側圧縮部２０の効率低下や損傷を防止でき、インジェクション運転範囲を拡大することができる。
【００４１】
また、本実施の形態１に係る二段圧縮機１００は、第１注入口４４が、吐出口１６の背面側の広い領域に複数の第１注入口４４を形成している。このため、低段吐出マフラ空間３１内に注入されたインジェクション冷媒とガス状態の低段吐出冷媒とがより均一に混合しやすくなる。
【００４２】
また、本実施の形態１に係る二段圧縮機１００においては、インジェクション冷媒は、低段吐出マフラ空間３１内の低段吐出冷媒から吸熱する。このため、高段側圧縮部２０に吸入される冷媒の温度上昇を防止することができるので、高段側圧縮部２０の吸入加熱損失を防止できる。したがって、二段圧縮インジェクションサイクル技術に用いられる従来の二段圧縮機と比べ、二段圧縮機１００の効率を改善することができるという効果も得られる。
【００４３】
（３）非インジェクション運転時の断熱機能
暖房能力が十分足りた条件で非インジェクション運転する場合には、第２低段吐出マフラ空間４１にインジェクション冷媒が流れない状態となる。このとき、第２低段吐出マフラ４０の第２容器４２が低段吐出マフラ３０を覆うように設けられているので、低段吐出マフラ空間３１内の低段吐出冷媒は断熱状態となる。つまり、低段吐出マフラ空間３１内の低段吐出冷媒が密閉シェル８の貯蔵部３に貯蔵されている高温の潤滑油に加熱されることを防止できる。したがって、本実施の形態１に係る二段圧縮機１００は、特許文献２に記載された二段圧縮機と異なり、高段側圧縮部２０の吸入加熱損失を防止できるので、特許文献２に記載された二段圧縮機よりも効率を改善することができる。
【００４４】
（４）コンパクト化
本実施の形態１に係る二段圧縮機１００は、上記（１）〜（３）の機能に必要な構成を、低段吐出マフラ３０と一体構造で構成している。したがって、本実施の形態１に係る二段圧縮機１００は、従来の二段圧縮機（インジェクション機能を有しない二段圧縮機）と同等サイズを保つことができ、コンパクト化に優位である。
【００４５】
以上のように、本実施の形態１に係る二段圧縮機１００は、従来よりも二段圧縮機の高効率化、信頼性向上、及び、蒸気圧縮式冷凍サイクルのインジェクション運転範囲の拡大を図ることが可能となる。
【００４６】
実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２に係る二段圧縮機を示す縦断面図である。また、図４は、図３のＡ−Ａ’断面図である。図３及び図４に示す矢印は、冷媒の流れを示すものである。以下、図３及び図４を用いて、本実施の形態２に係る二段圧縮機１００について説明する。なお、以下では、実施の形態１との差異点に着目して本実施の形態２に係る二段圧縮機１００を説明するものとする。また、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００４７】
本実施の形態２に係る二段圧縮機１００が実施の形態１で示した二段圧縮機１００と異なる点は、低段吐出マフラ３０及び第２低段吐出マフラ４０の形状と、中間連結流路８４の配置位置である。
【００４８】
より詳しくは、低段吐出マフラ３０は、上部が開口したカップ形状の容器３２を備えている。容器３２は、例えば非耐圧性の容器である。この容器３２は、下部支持部材６０の吐出口側面部６２の下部に設けられ、吐出口側面部６２と容器３２の内面部とで囲まれた低段吐出マフラ空間３１を形成している。ここで、本実施の形態２に係る容器３２は、下部軸受け部６１の周囲に低段吐出マフラ空間３１が形成される（換言すると、駆動軸６の軸心と同心円となる環状に低段吐出マフラ空間３１が形成される）形状となっている。また、本実施の形態２に係る容器３２は、熱伝導率の高い材料（アルミニウム等）をプレス加工して形成されている。そして、容器３２の外面側と内面側に凹凸部を形成し、この凹凸部を熱交換部３６としている。
【００４９】
第２低段吐出マフラ４０は、上部が開口したカップ形状の第２容器４２を備えている。第２容器４２は、耐圧性の容器であり、低段吐出マフラ３０の外周を覆うように、下部支持部材６０の吐出口側面部６２の下部に設けられている。つまり、本実施の形態２では、駆動軸６の軸心及び低段吐出マフラ空間３１と同心円となる環状に、第２低段吐出マフラ空間４１が形成される。
【００５０】
また、本実施の形態２に係る中間連結流路８４は、その一部が密閉シェル８の外部に配置されるように設けられている。このため、中間連結流路８４と低段吐出マフラ空間３１とを連通する連通口３４は、低段吐出マフラ３０の容器３２に形成されている。
【００５１】
このように構成された二段圧縮機１００がインジェクション運転されている場合、インジェクション回路８７を流れるインジェクション冷媒は、インジェクション回路連結口８６から第２低段吐出マフラ空間４１へ注入される。このとき、第２低段吐出マフラ空間４１へ注入されたインジェクション冷媒は、第２低段吐出マフラ空間４１内を正方向（図４の←Ａ方向）に循環するように流れる。そして、このインジェクション冷媒は容器３２に形成された熱交換部３６（凹凸部）で、ガス状態の低段吐出冷媒（低段吐出マフラ空間３１内の冷媒）と熱交換する。そして、吸熱したインジェクション冷媒は乾き度をあげ、インジェクション冷媒のガス冷媒成分は、吐出口１６の背面側に形成された複数の第１注入口４４から低段吐出マフラ空間３１内に注入される。低段吐出マフラ空間３１に注入されたインジェクション冷媒は、低段吐出冷媒の流れ方向に沿った流れとなって低段吐出冷媒と混合される。この混合された冷媒は、その一部が密閉シェル８の外部に配置された中間連結流路８４を通って、高段側圧縮部２０に導かれる。
【００５２】
以上、本実施の形態２に係る二段圧縮機１００においても、実施の形態１で示した二段圧縮機１００と同様に、従来よりも二段圧縮機の高効率化、信頼性向上、及び、蒸気圧縮式冷凍サイクルのインジェクション運転範囲の拡大を図ることが可能となる。
【００５３】
なお、本実施の形態２では、容器３２の外面側と内面側に凹凸部を形成して熱交換部３６としたが、熱伝導率の高い材料（アルミニウム等）で容器３２が形成されていれば、容器３２そのものを熱交換器として機能させてもよい。つまり、実施の形態１で示した突起部や実施の形態２で示した凹凸部等を容器３２に形成しなくても、実施の形態１に準ずる均一混合機能が得られる。
【００５４】
実施の形態３．
実施の形態１及び実施の形態２で示した二段圧縮機１００は、インジェクション流路８５の一部分を第２低段吐出マフラ４０で構成した形態を示した。第２低段吐出マフラ４０を形成しないで二段圧縮機１００を構成することも可能である。なお、以下では、実施の形態１及び実施の形態２との差異点に着目して本実施の形態３に係る二段圧縮機１００を説明するものとする。また、本実施の形態３において、特に記述しない項目については実施の形態１又は実施の形態２と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００５５】
図５は、本発明の実施の形態３に係る二段圧縮機を示す縦断面図である。また、図６は、図５のＡ−Ａ’断面図である。なお、図５及び図６に示す矢印は、冷媒の流れを示すものである。
低段吐出マフラ３０は、上部が開口したカップ形状の容器３２を備えている。容器３２は、耐圧性の容器である。この容器３２は、下部支持部材６０の吐出口側面部６２の下部に設けられ、吐出口側面部６２と容器３２の内面部とで囲まれた低段吐出マフラ空間３１を形成している。
【００５６】
本実施の形態３では、第２低段吐出マフラ４０を備えないでインジェクション流路８５を構成した点が、実施の形態１と実施の形態２とは異なる。インジェクション流路８５は、例えば銅管で形成されており、低段吐出マフラ３０の容器３２の外周面（カップ形状の側面及び底面）に巻き付けられており、その端部が容器３２に接続され、第１注入口４４を構成している。
本実施の形態３に係る二段圧縮機１００においては、インジェクション流路８５の外壁と容器３２の外壁との接触面積が大きくなるように配置することで、低段吐出マフラ空間３１に注入される前のインジェクション冷媒は、低段吐出マフラ空間３１内の低段吐出冷媒と熱交換することとなる。
【００５７】
なお、容器３２の外周面とインジェクション流路８５との接触面積を大きくするために、
・容器３２の外周面に、インジェクション回路８７巻きつけ用の溝加工を行う。
・容器３２とインジェクション回路８７とをろう付け等で溶着させる。
・インジェクション回路８７の断面を扁平化（楕円、長円、長方形）させて接触面積を増加させる。
等の構成を追加することが好ましい。
【００５８】
このように構成された二段圧縮機１００がインジェクション運転されている場合、インジェクション流路８５を流れるインジェクション冷媒は、容器３２の外壁と接するインジェクション流路８５の外壁を介して、容器３２内の低段吐出マフラ空間３１に吐出されたガス冷媒と熱交換する。そして、吸熱したインジェクション冷媒は乾き度をあげ、吐出口１６の背面側に形成された第１注入口４４から低段吐出マフラ空間３１内に注入される。低段吐出マフラ空間３１に注入されたインジェクション冷媒は、低段吐出冷媒の流れ方向に沿った流れとなって低段吐出冷媒と混合され均一化される。この混合された冷媒は、その一部が密閉シェル８の外部に配置された中間連結流路８４を通って、高段側圧縮部２０に導かれる。
【００５９】
また、本実施の形態３に係る二段圧縮機１００においても、暖房能力が十分足りた条件で非インジェクション運転する場合には、実施の形態１及び実施の形態２で示した二段圧縮機１００と同様に、高段側圧縮部２０の吸入加熱損失を防止でき、特許文献２に記載された二段圧縮機よりも効率を改善することができる。
【００６０】
以上、本実施の形態３に係る二段圧縮機１００においても、実施の形態１で示した二段圧縮機１００と同様に、従来よりも二段圧縮機の高効率化、信頼性向上、及び、蒸気圧縮式冷凍サイクルのインジェクション運転範囲の拡大を図るなど、実施の形態１に準じた効果が得られる。
【００６１】
実施の形態４．
実施の形態３で示した二段圧縮機１００は、低段吐出マフラ容器３１の外周面（カップ形状の側面及び底面）全体をインジェクション流路８５で覆うように構成としたが、中間連結部８０の一部をインジェクション流路８５で覆うように二段圧縮機１００を構成した場合もありうる。
なお、以下では、実施の形態１から３との差異点に着目して本実施の形態４に係る二段圧縮機１００を説明するものとする。また、本実施の形態４において、特に記述しない項目については実施の形態１から３と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００６２】
図７は、本発明の実施の形態４に係る二段圧縮機を示す縦断面図である。また、図８は、図７のＡ−Ａ’断面図である。なお、図７及び図８に示す矢印は、冷媒の流れを示すものである。
低段吐出マフラ３０は、上部が開口したカップ形状で耐圧性の容器３２を備えている。この容器３２は、下部支持部材６０の吐出口側面部６２の下部に設けられ、吐出口側面部６２と容器３２の内面部とで囲まれた低段吐出マフラ空間３１を形成している。
【００６３】
本実施の形態４に係るインジェクション流路８５は、第２低段吐出マフラ４０を備えておらず、インジェクション回路８７で構成される。このインジェクション流路８５を流れるインジェクション冷媒は、低段吐出マフラ３０の容器３２に設けた第１注入口４４から低段吐出マフラ空間３１内に注入され、低段吐出冷媒と合流し混合した後に、容器３２に設けた連通口３４から中間連結流路８４と通って、高段側シリンダ２１の吸入口２５からシリンダ室内２１ａに吸入される。このとき、インジェクション流路８５と中間連結流路８４との熱交換を促進する熱交換部８３を有する構造が特徴である。
【００６４】
本実施の形態４に係る二段圧縮機１００では、第１注入口４４と連通口３４とを、低段吐出マフラ３０の容器３２のほぼ同心位置に配置し、円管形状のインジェクション流路８５の中に中間連結流路８４を挿入した二重管構造を構成し、中間連結流路８４の外表面にフィン形状の突起からなる熱交換部８３を設ける構造にした。
【００６５】
このように構成された二段圧縮機１００がインジェクション運転される場合、インジェクション流路８５を流れるインジェクション冷媒は、中間連結流路８４の外表面の熱交換部８３を介して、インジェクション冷媒混合後の乾き度の高い（ガス状態に近い）中間圧冷媒との熱交換を促進する。
そして、吸熱したインジェクション冷媒は乾き度をあげ、吐出口１６の背面側に形成された第１注入口４４から低段吐出マフラ空間３１内に注入される。低段吐出マフラ空間３１に注入されたインジェクション冷媒は、低段吐出冷媒の流れ方向に沿った流れとなって低段吐出冷媒と混合され均一化される。この混合された冷媒は、その一部が密閉シェル８の外部に配置された中間連結流路８４を通って、高段側圧縮部２０に導かれる。
【００６６】
また、本実施の形態４に係る二段圧縮機１００においても、暖房能力が十分足りた条件で非インジェクション運転する場合、高段側圧縮部２０の吸入加熱損失を低減し、特許文献２に記載された二段圧縮機よりも効率を改善する効果が得られる。つまり、暖房能力が十分足りた条件で本実施の形態４に係る二段圧縮機１００が非インジェクション運転する場合、インジェクション流路８５にインジェクション冷媒が流れない状態となる。このとき、低段吐出マフラ３０の流出直後の中間連結流路８４はインジェクション流路で覆われているので、断熱状態となる。つまり、中間連結流路８４を流れる冷媒が貯蔵部３の高温の潤滑油に加熱されることを防止する効果が得られる。但し、潤滑油から断熱効果が得られる部分は限定的である。したがって、本実施の形態４に係る二段圧縮機１００も、特許文献２に記載された二段圧縮機と異なり、高段側圧縮部２０の吸入加熱損失を防止できるので、実施の形態１から３の二段圧縮機より改善効果が小さいものの、特許文献２に記載された二段圧縮機よりも効率を改善することができる。
【００６７】
以上、本実施の形態４に係る二段圧縮機１００においても、実施の形態１で示した二段圧縮機１００と同様にして、従来よりも二段圧縮機の高効率化、信頼性向上、及び、蒸気圧縮式冷凍サイクルのインジェクション運転範囲の拡大を図ることが可能となる。
【００６８】
なお、以上の実施の形態１〜実施の形態４では、回転ピストン式の二段圧縮機１００について説明した。しかしながら、本発明に係る二段圧縮機は、高段側圧縮部と低段側圧縮部を中間連結した二段圧縮機であれば、どのような圧縮形式であってもよい。例えば、本発明に係る二段圧縮機の圧縮形式として、スイングピストン式やスライディングベーン式等の様々な二段圧縮機を用いても、実施の形態１〜実施の形態３で示した二段圧縮機１００と同様の効果が得られる。
【００６９】
また、以上の実施の形態１〜実施の形態４では、密閉シェル８内の圧力が高段側圧縮部２０内の圧力（より詳しくは、高段側圧縮部２０が吐出する冷媒の圧力）に等しい高圧シェル型の二段圧縮機１００について説明した。しかしながら、本発明に係る二段圧縮機は、密閉シェル８内の圧力が低段側圧縮部１０の吐出冷媒圧力となる中間圧シェル型の二段圧縮機や、密閉シェル８内の圧力が低段側圧縮部１０の吸入冷媒圧力となる低圧シェル型の二段圧縮機であっても勿論よい。いずれの二段圧縮機であっても、実施の形態１〜実施の形態３で示した二段圧縮機１００と同様の効果が得られる。
【００７０】
また、以上の実施の形態１〜実施の形態４では、低段側圧縮部１０が高段側圧縮部２０より下側に配置され、低段吐出マフラ空間３１へ冷媒を下向きに吐出する二段圧縮機１００について説明した。
しかし、低段側圧縮部１０、高段側圧縮部２０、低段吐出マフラ３０の上下配置が異なる二段圧縮機の場合には、実施の形態１〜実施の形態４に順じた効果が得られる。
一般的に、下側に配置された低段吐出マフラ３０は密閉容器内の潤滑油貯蔵部３内に配置されるため、低段吐出マフラ空間３１に吐出される冷媒は、潤滑油により加熱されやすい。一方、上側に配置された低段吐出マフラ３０は、元々、潤滑油により加熱されにくい。よって、低段吐出マフラ３０は上側に配置した場合は、本実施の形態１から４のようにインジェクション流路で覆うことで断熱する効果は小さい。しかしながら、中間連結部を流れる冷媒が前記インジェクション流路を流れるインジェクション冷媒を加熱することで、均一混合を図る効果は、低段吐出マフラ３０は下側に配置した場合と同様である。
【００７１】
また、以上の実施の形態１〜実施の形態４では、吐出口１６を開閉する吐出バルブ機構として、薄い板状のバルブの弾性と低段側圧縮部１０と低段吐出マフラ空間３１との圧力差によって開閉するリードバルブ方式を想定して説明した。しかし、その他の方式の吐出バルブ機構であってもよい。例えば、４ストローク機関の吸排気バルブで用いられるポペットバルブ式など、低段側圧縮部１０と低段吐出マフラ空間３１との圧力差を利用して吐出口１６を開閉する開閉弁であればよい。吐出口２６を開閉する吐出バルブ機構においても、同様である。
【００７２】
また、以上の実施の形態１〜実施の形態４で示した二段圧縮機１００は、使用する冷媒を限定するものではない。例えば、ＨＦＣ冷媒（Ｒ４１０Ａ、Ｒ２２、Ｒ４０７他）や、ＨＣ冷媒（イソブタン、プロパン）やＣＯ２  冷媒等の自然冷媒や、ＨＦＯ１２３４ｙｆ等の低ＧＷＰ冷媒等を用いた場合であっても、上述した効果を得ることができる。
特に、上記実施の形態１〜実施の形態３で示した二段圧縮機１００は、ＨＣ冷媒（イソブタン、プロパン）やＨＦＯ１２３４ｙｆなど吐出スーパヒート（断熱圧縮後の温度−飽和ガス温度）が小さな物性の冷媒においてインジェクション冷媒の均一混合化による効果、すなわち、蒸気圧縮式冷凍サイクルのインジェクション運転範囲拡大と、二段圧縮機の信頼性向上を図る効果が大きい。
【００７３】
また、以上の実施の形態１〜実施の形態４では、低段圧縮部を高段圧縮部より下方に配置する二段圧縮機１００で、貯蔵部３（つまり、潤滑油）内にある低段吐出マフラの容器部３２の周囲をインジェクション流路８５（第２低段吐出マフラ４０、及び、インジェクション回路８７）で覆うことで、インジェクション運転時には熱交換部３６でインジェクション冷媒を加熱し、非インジェクション運転時には低段側吐出冷媒を断熱する構造について説明した。
一般的に、低段圧縮部を高段圧縮部より上方に配置する二段圧縮機の場合には、低段吐出マフラの容器部の大部分は貯蔵部３より上方の冷媒ガス雰囲気中にあるため、潤滑油中に比べて元々加熱されにくい。本発明の実施の形態１〜実施の形態３のように、低段吐出マフラの容器部３２の周囲をインジェクション流路８５で覆うことで、インジェクション運転時には熱交換部３６でインジェクション冷媒を加熱する効果については同様であるが、一方、非インジェクション運転時に低段側吐出冷媒を断熱し圧縮機効率を改善する効果は小さくなる。
【００７４】
また、以上の実施の形態１〜実施の形態４では、低段吐出マフラの容器部３２の全周囲をインジェクション流路８５（第２低段吐出マフラ４０、及び、インジェクション回路８７）で覆う構造を示した。容器部３２の一部を覆う構造の場合は、インジェクション運転時には熱交換部３６でインジェクション冷媒を加熱する効果、非インジェクション運転時に低段側吐出冷媒を断熱し圧縮機効率を改善する効果は小さくなる。
【００７５】
実施の形態５．
本実施の形態５では、実施の形態１〜実施の形態４で示した二段圧縮機１００を備えた冷暖兼用ヒートポンプ装置の一例について説明する。
【００７６】
図９は、本発明の実施の形態５に係る冷暖兼用ヒートポンプ装置の構成を示す概略図である。冷暖兼用ヒートポンプ装置２００は、二段圧縮機１００、四方弁２０１、第１熱交換器２０２、第１膨張弁２０３、第２熱交換器２０６、インジェクション膨張弁２０５、インジェクション熱交換器２０４、主冷媒回路２０７、インジェクション回路８７を備える。
ここで、冷暖兼用ヒートポンプ装置２００の二段圧縮機１００は、以上の実施の形態１〜実施の形態４で説明した二段圧縮機１００である。また、二段圧縮機１００の後述する中間連結部８０は、以上の実施の形態１〜実施の形態４で説明した低段吐出マフラ３０及び中間連結流路８４に相当するものである。また、インジェクション回路８７における中間連結部８０との接続部近傍は、以上の実施の形態１〜実施の形態４で説明したインジェクション流路８５に相当する。
【００７７】
冷暖兼用ヒートポンプ装置２００は、冷房運転時には二段圧縮機１００から、四方弁回路２０１ａを通って、第１熱交換器２０２、第１膨張弁２０３、及び、インジェクション熱交換器２０４を順次接続した主冷媒回路２０７と、インジェクション熱交換器２０４と第２膨張弁２０５の間の分岐点２０９で一部の冷媒が分岐してインジェクション膨張弁２０５及びインジェクション熱交換器２０４を流れ、二段圧縮機１００の中間連結部８０に冷媒を戻すインジェクション回路２０９から構成され、エコノマイザサイクルとして動作し、圧縮機入力の低減と、室内機側にある第２熱交換器２０６で発生する冷房能力が増加し、冷房ＣＯＰが改善される。このときに、本発明の実施の形態１〜実施の形態４のような手段によって、インジェクション運転時にはインジェクション冷媒均一混合によるインジェクション運転範囲拡大効果が得られ、非インジェクション運転時に低段側吐出冷媒を断熱しＣＯＰを改善する効果が得られる。
【００７８】
また、暖房運転時には二段圧縮機１００から、四方弁回路２０１ｂを通って、第２熱交換器２０６、第２膨張弁２０５、及び、インジェクション熱交換器２０４を順次接続した主冷媒回路２０７と、第２膨張弁２０５とインジェクション熱交換器２０４との間の分岐点２０９で一部の冷媒が分岐してインジェクション膨張弁２０５及びインジェクション熱交換器２０４を流れ、二段圧縮機１００の中間連結部８０に冷媒を戻すエコノマイザサイクルとして動作し、圧縮機入力の低減と、室内機側にある第２熱交換器２０６で発生する暖房能力が増加し、暖房ＣＯＰが改善する効果が得られる。
このときに、本発明の実施の形態１〜実施の形態４のような手段によって、インジェクション運転時にはインジェクション冷媒均一混合によるインジェクション運転範囲拡大効果が得られ、非インジェクション運転時に低段側吐出冷媒を断熱しＣＯＰを改善する効果が得られる。
【００７９】
実施の形態１〜実施の形態４で上述したように、二段圧縮機１００は単体の圧縮機効率に優れている。さらに、このような二段圧縮機１００を本実施の形態５で説明したヒートポンプ式暖房給湯システム２００に搭載することによってエコノマイザサイクルを構成すると、高効率化に優位な構成が実現できる。
【００８０】
なお、本実施の形態５では、実施の形態１〜実施の形態４で説明した二段圧縮機１００によって圧縮された冷媒で空気等の気体を加熱又は冷却する蒸気圧縮式冷凍サイクルについて説明した。しかし、これに限らず、実施の形態１〜実施の形態３で説明した二段圧縮機１００によって圧縮された冷媒で水を加熱するヒートポンプ式暖房給湯システム（ＡＴＷ（Ａｉｒ  Ｔｏ  Ｗａｔｅｒ）システム）の場合も同様の効果が得られる。あるいは、冷房専用機や、冷蔵冷凍機、低温冷凍機の場合にも、同様の効果が得られる。
【００８１】
つまり、実施の形態１〜実施の形態４で説明した二段圧縮機１００により冷凍空調装置を構築することもできる。このような二段圧縮機１００を用いた冷凍空調装置は、高効率化に優れている。特に、実施の形態１〜実施の形態３で説明した二段圧縮機１００は、高段側圧縮部２０の吸入加熱損失を防止できるため、冷房と暖房を兼用する装置にも適している。つまり、本発明は、冷房と暖房を兼用する冷凍空調装置に必要不可欠な技術である。
【００８２】
また、実施の形態１〜実施の形態４で説明した二段圧縮機１００は、インジェクション運転範囲の広いヒートポンプ装置に適している。つまり、本発明は、インジェクション運転範囲の広いヒートポンプ装置に必要不可欠な技術である。実施の形態１〜実施の形態４で説明した二段圧縮機１００をヒートポンプ装置に搭載することにより、多量の割合で液インジェクション運転する場合や、能力が足りた軽負荷条件で非インジェクション運転する場合に大きな効果が得られる。
【符号の説明】
【００８３】
１  吸入管、２  吐出管、３  潤滑油貯蔵部、４  連結管、５  中間仕切板、６  駆動軸、７  吸入マフラ、８  密閉シェル、９  モータ部、１０  低段側圧縮部、２０  高段側圧縮部、１１，２１  シリンダ、１１ａ，２１ａ  シリンダ室内、１２，２２  回転ピストン、１４，２４  ベーン、１５，２５  吸入口、１６，２６  吐出口、１７，２７  吐出バルブ、１８，２８  凹部、３０  低段吐出マフラ、３１  低段吐出マフラ空間、３２  容器、３４  連通口、３６  熱交換部、３８  吸入細管、４０  第２低段吐出マフラ、４１  第２低段吐出マフラ空間、４２  第２容器、４３  シール部、４４  第１注入口、４５  第１注入口ガイド、４７  ガイド、４８  液冷媒、５０  高段吐出マフラ、５１  高段吐出マフラ空間、５２  容器、５４  連通口、６０  下部支持部材、６１  下部軸受け部、６２  吐出口側面部、７０  上部支持部材、７１  上部軸受け部、７２  吐出口側面部、８０  中間連結部、８３  熱交換部、８４  中間連結流路、８５  インジェクション流路、８６  インジェクション回路連結口、８７  インジェクション回路、１００  二段圧縮機、
２００  冷暖兼用ヒートポンプ式装置、２０１  四方弁、２０１ａ  四方弁回路、２０２  第１熱交換器（室外熱交器）、２０３  第１膨張弁、２０４  インジェクション熱交換器、２０５  第２膨張弁、２０６  第２熱交換器（室内熱交器）、２０７  主冷媒回路、２０９  インジェクション回路分岐点。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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